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摘要
利用不同条件下进行的质子交换和退火技术,在Z切近化学计量比和同成分铌酸锂晶体上制作了一系列平面光波导,并计算了相应的交换和退火扩散系数.实验结果表明,近化学计量比晶片中的退火扩散系数始终比同成分晶片中的值小,而两种材料中交换扩散系数的大小关系要根据交换液质量分数和交换温度而定.在交换液质量分数为0%、3%时,交换扩散系数随着温度的增加呈现增加的趋势;在交换温度225℃时,当交换液质量分数逐渐增大时,交换扩散系数迅速减小.通过对比近化学计量比和同成分晶片中交换和退火扩散系数的大小关系,总结出两种扩散机制:交换扩散机制和退火扩散机制.交换扩散机制工作原理是氢离子从外界溶液中不断进入晶体内部,同时锂离子则源源不断地从晶体向溶液中逸出,让出来Li空位逐渐被氢离子占据.退火扩散机制工作原理是没有离子进入或逸出晶体的情况,氢离子只是从晶体表面往内部扩散,与典型的铌酸锂晶体中的钛扩散过程相似,氢离子的运行需要借助Li空位.质子交换过程是这两种扩散机制共同作用下的结果.本文工作为制作高质量的周期性极化铌酸锂波导开辟了一条新的路径.
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